编辑推荐：
为解决玉米研究中缺乏广泛适用工具的问题，研究人员开展了利用甘蔗花叶病毒（SCMV）构建双基因表达载体的研究。结果显示该载体可在玉米中高效感染并同时表达两个蛋白。这为玉米基因功能研究等提供了有力工具。
在植物科学的广袤天地里，玉米作为重要的粮食作物和遗传学研究的经典模型，一直备受关注。随着科技的飞速发展，高通量测序技术和生物信息学为我们揭示了大量与玉米生长、发育以及应对生物和非生物胁迫相关的基因组和转录组信息。然而，如何深入探究这些基因的功能，成为了摆在科研人员面前的一道难题。
以往，虽然有多种植物病毒被开发为基因表达载体，但在玉米研究中，这些载体或多或少都存在一些问题。比如，玉米条纹病毒（MSV）作为载体时，其功能性报告基因在农杆菌浸润的叶片中虽能表达，却无法实现系统传播；小麦条纹花叶病毒（WSMV）虽能在玉米系统感染叶片中表达目标蛋白，但成本高昂且效率低下；其他如大麦黄条点花叶病毒（BYSMV），由于需要叶蝉作为传播媒介，限制了其在实验室中的广泛应用；而甘蔗花叶病毒（SCMV）和玉米矮花叶病毒（MDMV）等在应用时，也受到接种方法或低病毒感染效率的制约。因此，开发一种高效、便捷且广泛适用的玉米基因表达载体迫在眉睫。
为了攻克这些难题，清华大学、广西农业职业大学等机构的研究人员积极开展研究。他们将目光聚焦于甘蔗花叶病毒（SCMV），致力于开发基于 SCMV 的双基因表达载体，以实现玉米中两个异源蛋白的同时表达，为玉米基因功能研究和异源蛋白生产提供有力工具。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先是病毒接种技术，他们将构建好的 SCMV 载体通过农杆菌浸润本氏烟草（Nicotiana benthamiana）叶片，再用浸润后的叶片粗汁液机械接种玉米幼苗。其次是蛋白和基因检测技术，利用 Western blotting 分析检测蛋白表达情况，通过 RT-PCR 分析来研究病毒 RNA 的存在和基因插入的稳定性。
研究结果如下：
- 构建 SCMV 全长感染性 cDNA 克隆：研究人员将 SCMV 基因组构建到二元载体 pCB301 中，获得 pSCMV。通过农杆菌浸润本氏烟草，再用其叶片粗汁液接种玉米自交系 B73，发现玉米幼苗在 4 天左右就出现典型症状，且所有接种植株感染效率达 100%，RT-PCR 分析也证实了 SCMV RNA 在玉米植株中的系统性感染，这表明该 cDNA 克隆具有高效感染性。
- SCMV 载体在玉米中的感染性评估：对 17 个玉米自交系进行接种监测，结果显示 SCMV 对所有测试自交系均具有感染性。根据感染效率可分为高（超 80%，如 B73 等 13 个自交系）、中（50%-80%，如洪州长 7 等 4 个自交系）、低（约 29%，黄早 4）三组。
- 构建并验证 SCMV 作为病毒基因表达载体：研究人员在 SCMV 的 NIb/CP 和 P1/HC-Pro 两个位点插入绿色荧光蛋白（GFP）基因，构建了表达 GFP 的载体。接种玉米幼苗后发现，插入 GFP 基因未显著影响病毒感染和移动，且 GFP 能高效表达，在感染早期（4dpi）即可检测到，7dpi 时达到最高水平。
- SCMV 载体表达异源基因的稳定性：研究发现，含 GFP 基因的 SCMV 载体在玉米中至少能稳定表达 2 - 3 周，之后会出现插入片段的缺失。
- SCMV 载体表达大蛋白的能力：将编码超过 600 个氨基酸的 β - 葡萄糖醛酸酶（GUS）基因插入 SCMV 载体，虽然感染效率有所降低，但 GUS 蛋白仍能成功表达，通过组织化学染色和 Western blot 分析都证实了这一点。
- SCMV 载体双基因表达能力及稳定性：将 GFP 和 mCherry 基因同时插入 SCMV 载体，构建双基因表达载体。结果显示，该载体能在玉米中有效感染并同时表达这两个基因，不过 mCherry 基因相对 GFP 基因更不稳定，在病毒基因组中更容易发生缺失。
研究结论和讨论部分指出，本研究成功开发了一种高效的 SCMV 感染性克隆，可通过本氏烟草浸润叶片的接种物简便、经济地导入玉米植株，且能感染至少 17 个玉米自交系。将异源基因插入 SCMV 不影响重组病毒复制，还能实现玉米中两个蛋白的同时表达。尽管本研究仅测试了两个插入位点，但其他位点也具有多基因表达的潜力。该载体在玉米基因功能解析、蛋白质 - 蛋白质相互作用研究以及 SCMV 致病性研究等方面都将发挥重要作用，为玉米研究开辟了新的道路，推动了玉米相关领域的发展。
